多柔体系统刚柔耦合动力学有限单元法

传统的多柔体系统动力学建模理论,往往基于小变形线性动力学的基本假定,采用线性的Cauchy应变理论描述应变—位移关系。但是,对于具有刚性旋转的位移场来说,Cauchy应变理论并不适用。本文采用Green-Lagrange应变理论,描述有大位移运动的梁单元的非线性位移—应变关系,通过对应变能的分析和线性化处理,建立起相对变形坐标一阶精确的一致线性化的多柔体系统有限元模型,仿真算例的结果验证了该方法的有效性和结构中的几何非线性对系统动力学响应的重要作用。     

多柔体系刚以了条耦合动力学有限单元法

传统的多柔体系统动力学建模理论,往往基于小变形线性动力学的基本假定,采用线性的Cauchy应变理论描述应变一位移关系。但是,对于具有刚性旋转的移场来说,Cauchy应变理论并不适用。本文采用Green-Lagrange应变理论,描述有大位移运动的梁单元的非线性位移－应变关系,通过对应变能的分析和性线化处理,建立起相对变形坐标一阶精确的一致线性化的多柔体分析系统有限元模型,仿真算例的结果验证了该方法的有效性和结构中的几何非线性对系统动力学响应的重要作用。     

基于小变形的柔性多体系统动力学建模方法研究

引入非线性变形场描述,建立了基于小变形的柔多体系统动力学模型,解决了传统动力学建模方法存在的对变形广义坐标过早线性化的缺陷。对旋转梁式构件进行了动力学仿真,仿真结果表明传统方法不适合用于高速旋转的柔性体动力学建模,本文提出的动力学模方法为解决实际工程中各种复杂结构动力学分析提供了有力工具。     

基于小变形的柔性多体系统运动学分析

多体系统中柔性体运动一般分为体参考系的范围运动和变形运动。在多数场合,柔性体的变形运动是较小的,可以用对变形广义坐标线性化的动力学方程描述系统动力学行为。但是,目前通用的一些动力学建模方法用于柔性体动力学建模时,存在过早线性化缺陷,导致最终的动力学方程遗失了一些重要的刚柔耦合项。本文采用非线性变形场描述,计及含有变形广义坐标及其导数的二阶小量项,将这种非线性保留到求出偏速度后,再线性化,建立了柔性     

平面柔性梁有限元动力学模型

提出一种在绝对坐标系中建立小应变有限转动平面梁动力学方程的有效方法。梁的位移用统一的绝对坐标描述 ,把位移分解成变形和刚体位移。根据哈密顿原理建立小变形小应变梁有限元动力学方程。该法用于多柔体系统动力学建模具有简洁、易于编制通用程序特点 ,数值示求解不存在严重的病态 ,算例表明方法有效可靠。     

平面柔性梁有限元动力学模型

提出一种在绝对坐标系中建立小应变有限转动平面梁动力学方程的有效方法，梁的位移用统一的绝对坐标描述，把位移分解成变形和刚体位移，根据哈密顿原理建立小变形小应变梁有限元动力学方程。该法用于多柔体系统动力学建模具有简洁，易于编制通用程序特点，数值示求解不存在严重的病态，算全表明方法有效可靠。     

含动力刚化项的一般多柔体系统动力学研究

为获取柔性体的动力刚化项,将任意形状柔性体的非线性变形场表达为直至广义坐标的二阶小量形式．在小变形条件下,用Green应变张量得到了柔性体的耦合形函数．把约束引入多柔体系统,依据Kane方程建立了包含动力刚化项的一般柔性多体系统动力学方程．通过数值仿真算例,界定了传统多柔体系统动力学建模方法的适用范围．     

大型刚-柔耦合动力学系统建模中柔性梁的非线性变形研究

在一次耦合模型变形模式的基础上,根据大型刚-柔耦合动力学系统中柔性梁的结构特点,从连续介质力学原理出发,在柔性梁的纵向变形中计及了变形的二次耦合项;在空间柔性梁的3个方向变形中均考虑了变形的相互耦合作用及轴向扭转效应,得出了描述柔性体变形的较为精确的几何非线性变形模式。从变形位移-应变关系出发,对一次耦合模型和文中模型的剪应变进行了分析,在相同的简化下,对平面柔性梁,采用文中模型得出的剪应变为零;对空间柔性梁,采用文中模型得出的剪应变值小于一次耦合模型,从而说明采用文中模型更有理由忽略剪切效应,符合细长梁的建模理论。     

具有有限弹性变形部件的多体系统动力分析

本文主要论述了具有有限弹性变形部件的多体系统非线性动力学控制方程。方程中包含几何非线性和惯性非线性两方面的因素。几何非线性是考虑了应变-位移关系式中的二次项,在采用计及剪切和截面回转惯性的Timoshenko梁单元的情况下得到一个新的几何非线性刚度阵,而惯性非线性则是考虑了部件大幅度的转动。文中采用欧拉参数来描述部件参考系的转动。三个数值例子是用来考察上述因素在系统瞬态响应中的影响。     

基于部件模态的多柔体系统非约束频率估计

基于部件模态建立多柔体系统的线性化动力学方程,通过特征分析及与ANSYS有限元分析软件计算结果相比较,表明结果是可行的.在此基础上,研究了中心刚体和柔性附件的相对质量特性对多柔体系统非约束固有频率的影响.     

柔顺机构PR伪刚体模型

基于伪刚体模型的原理,综合考虑柔顺机构中柔性构件的横向变形和轴向变形的影响,提出了带移动副的伪刚体新模型.用移动副和转动副分别描述构件的轴向位移和横向位移,建立了柔顺机构的PR伪刚体模型.通过三维搜索得出了模型的最优特征半径系数,应用线性回归方法得到了模型的刚度系数.通过数值模拟将新的伪刚体模型与1R、2R伪刚体模型以及柔顺杆进行对比,证明了PR模型的优越性.     

用有限元计算底排弹复杂弹体变形的处理方法

从线性弹性体动力学方程出发,利用应力应变本构方程,并且针对底排弹弹体结构复杂,在发射时所受载荷复杂的特点,就如何使用有限无方法进行应力应变分析,运用了“边界变形位移限量”的实用工程处理方法．简化了有限元法在工程计算中的载荷和边界问题．利用此法,对某厂的远程弹进行了实例计算,计算结果是正确的,并已由工厂做了验证．     

汽车钢板弹簧多柔体建模及仿真研究

根据钢板弹簧的结构及受载特点,以多柔体系统动力学理论为基础,利用ANSYS和ADAMS建立了钢板弹簧的多柔体模型,并对其特性进行了仿真研究.     

有大范围运动的柔性矩形板系统动力学建模

柔性矩形板是航天器上广泛应用的典型构件.用有限元法对柔性矩形板进行离散化处理,得到了体坐标系下的结点位移.在给定系统的大范围运动时,得到了柔性矩形板上任意点的速度和加速度,进而,依据Kane方程建立了含有结构阻尼的矩形板系统动力学方程.根据系统动力学方程,给出了数值仿真结果,同时提出了减小柔性体变形的方法.     

非线性薄壳的一般理论

本文按照简化了的易曲物体的形变理论,并根据虚位移原理给出了薄壳的大变形变分原理。从而导出非线性变形的平衡方程和边界条件。最后对园筒受均匀外压的大变形问题进行了分析。     

钢管混凝土拱极限承载力分析的共旋坐标法

为提高钢管混凝土拱极限承载力分析的精度和效率,基于共旋坐标法建立了考虑材料和几何非线性的钢管混凝土拱数值分析模型．首先基于共旋坐标系下应变和消除刚体位移后的变形为线性关系,利用虚功原理无须迭代就可直接计算出该坐标系下完全粘结钢管混凝土梁单元考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再通过结构坐标系与共旋坐标系下节点力之间及节点位移之间的总量关系及微分导出的增量关系,最终获得其在结构坐标系中考虑几何与材料双非线性的切线刚度矩阵,不平衡力完全是基于全量来计算.算例结果表明,该算法具有减少计算量、不累积误差和精度高等优点．     

Numerical study on deformation and failure of reinforced sand

In order to investigate the deformation and failure of reinforced sand, and the reinforcing mechanism of flexible and rigid reinforcement, a set of plane strain compression tests of dense Toyoura reinforced sand with planar reinforcement of a wide range of stiffness were analysed by a nonlinear finite element method. The analysis was incorporated into an energy-based elasto-plastic constitutive model for sand to develop a stress path-independent workhardening parameter based on the modified plastic strain energy concept. Numerical results indicate that the global stress-strain relations of sand specimens are reinforced by using relatively flexible and rigid reinforcement, and an unreinforced sand specimen can be reasonably simulated by the current finite element method. It is also found that the reinforcing mechanism and progressive failure with a development of shear bands in reinforced sand can be reasonably examined by the finite element method.     

开采沉陷位移场的有限变形分析

以有限变形力学的几何场论为基础，分析了采动岩体的应变场，并与线性小变形理论（Ｃａｕｃｈｖ应变）的结果进行了对比，指出了线性小变形理论在工程应用中的局限性。